JPH0848586A - 複合セラミックス焼結体およびそれを用いた鉄基合金溶湯用部材 - Google Patents
複合セラミックス焼結体およびそれを用いた鉄基合金溶湯用部材Info
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- JPH0848586A JPH0848586A JP6187344A JP18734494A JPH0848586A JP H0848586 A JPH0848586 A JP H0848586A JP 6187344 A JP6187344 A JP 6187344A JP 18734494 A JP18734494 A JP 18734494A JP H0848586 A JPH0848586 A JP H0848586A
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- C04B2111/00887—Ferrous metallurgy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱衝撃性に優れ、かつ溶融金属に対する耐
溶損性および難付着性に優れた複合セラミックス焼結体
を提供する。 【構成】 窒化アルミニウム３５〜８０ｗｔ％と窒化ホ
ウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを含む希土類酸化物のうち一
種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる母材
の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有する複
合セラミックス焼結体。
溶損性および難付着性に優れた複合セラミックス焼結体
を提供する。 【構成】 窒化アルミニウム３５〜８０ｗｔ％と窒化ホ
ウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを含む希土類酸化物のうち一
種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる母材
の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有する複
合セラミックス焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規な複合セラミックス
焼結体に関し、実用上十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶
融金属に対する耐溶損性および難付着性に優れた複合セ
ラミックス焼結体に関する。
焼結体に関し、実用上十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶
融金属に対する耐溶損性および難付着性に優れた複合セ
ラミックス焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐熱衝撃性に優れるセラミックスとして
は窒化硼素、窒化珪素、サイアロン焼結体が知られてい
る。しかし、窒化硼素は耐熱衝撃性に優れ、溶融金属に
対する耐溶損性に優れるが機械的強度や耐摩耗性に劣
り、窒化珪素やサイアロン焼結体は耐熱衝撃性、機械的
強度及び耐摩耗性に優れるが溶鋼に対する耐溶損性に劣
るという欠点を有していた。
は窒化硼素、窒化珪素、サイアロン焼結体が知られてい
る。しかし、窒化硼素は耐熱衝撃性に優れ、溶融金属に
対する耐溶損性に優れるが機械的強度や耐摩耗性に劣
り、窒化珪素やサイアロン焼結体は耐熱衝撃性、機械的
強度及び耐摩耗性に優れるが溶鋼に対する耐溶損性に劣
るという欠点を有していた。
【０００３】このため窒化硼素と窒化珪素あるいは窒化
硼素とサイアロンを複合化し両者の欠点を補う努力がな
されている。窒化硼素と窒化珪素からなる複合セラミッ
クスとしては、特開昭５６−１２０５７５号公報、特開
平１−１３１０６２号公報、特開平４−２９４８４６号
公報および特開平５−７０２３４号公報が提案されてい
る。また、サイアロンと窒化硼素からなる複合セラミッ
クスとしては、特開昭６０−１４５９６３号公報、特開
平２−２５５２４７号公報、特開平２−２５５２４８号
公報および特開平３−１５３５７３号公報が提案されて
いる。しかし、窒化硼素と窒化珪素あるいは窒化硼素と
サイアロンからなる複合セラミックスは、Ｓｉ成分が複
合セラミックス中に存在するので、溶融金属の内、特に
溶鉄と接した場合、鉄とＳｉが選択的に反応し最終的に
溶損に至るという問題が残されていた。
硼素とサイアロンを複合化し両者の欠点を補う努力がな
されている。窒化硼素と窒化珪素からなる複合セラミッ
クスとしては、特開昭５６−１２０５７５号公報、特開
平１−１３１０６２号公報、特開平４−２９４８４６号
公報および特開平５−７０２３４号公報が提案されてい
る。また、サイアロンと窒化硼素からなる複合セラミッ
クスとしては、特開昭６０−１４５９６３号公報、特開
平２−２５５２４７号公報、特開平２−２５５２４８号
公報および特開平３−１５３５７３号公報が提案されて
いる。しかし、窒化硼素と窒化珪素あるいは窒化硼素と
サイアロンからなる複合セラミックスは、Ｓｉ成分が複
合セラミックス中に存在するので、溶融金属の内、特に
溶鉄と接した場合、鉄とＳｉが選択的に反応し最終的に
溶損に至るという問題が残されていた。
【０００４】そこで、溶融金属中でも溶鋼に対し化学的
に安定な窒化アルミニウムを加えることにより耐溶損性
を改善した複合セラミックスが提案されている。例え
ば、窒化硼素と窒化アルミニウムと窒化珪素からなる複
合セラミックスとして特開昭５６−１２９６６６号公報
および特開昭６０−５１６６９号公報が提案されてい
る。しかしながらこれらも１０ｗｔ％以上の窒化珪素を
含んでいるため充分な耐溶損性は得られていない。
に安定な窒化アルミニウムを加えることにより耐溶損性
を改善した複合セラミックスが提案されている。例え
ば、窒化硼素と窒化アルミニウムと窒化珪素からなる複
合セラミックスとして特開昭５６−１２９６６６号公報
および特開昭６０−５１６６９号公報が提案されてい
る。しかしながらこれらも１０ｗｔ％以上の窒化珪素を
含んでいるため充分な耐溶損性は得られていない。
【０００５】そこで最近では、窒化珪素を含まず窒化硼
素と窒化アルミニウムからなる複合セラミックスが提案
されている。例えば、窒化硼素と窒化アルミニウムから
なる複合セラミックスとして特開平１−１３１０６９号
公報が、あるいは窒化硼素と窒化アルミニウムとＣａ系
化合物からなる複合セラミックスとして特開平１−２６
１２７９号公報が、窒化硼素と窒化アルミニウムとＣａ
及びＹ系化合物からなる複合セラミックスとして特開平
１−２５２５８４号公報、特開平１−３０５８６２号公
報が、窒化アルミニウムと窒化硼素と３ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3からなる複合セラミックスとして特開平３−２５２
３６７号公報が提案されている。また、鉄基合金溶湯用
セラミックスとして特開平４−３３２８３１号公報や特
公平５−８１４１号公報に提案されるような窒化硼素と
窒化アルミニウムと酸化イットリウムからなる複合セラ
ミックスがある。
素と窒化アルミニウムからなる複合セラミックスが提案
されている。例えば、窒化硼素と窒化アルミニウムから
なる複合セラミックスとして特開平１−１３１０６９号
公報が、あるいは窒化硼素と窒化アルミニウムとＣａ系
化合物からなる複合セラミックスとして特開平１−２６
１２７９号公報が、窒化硼素と窒化アルミニウムとＣａ
及びＹ系化合物からなる複合セラミックスとして特開平
１−２５２５８４号公報、特開平１−３０５８６２号公
報が、窒化アルミニウムと窒化硼素と３ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3からなる複合セラミックスとして特開平３−２５２
３６７号公報が提案されている。また、鉄基合金溶湯用
セラミックスとして特開平４−３３２８３１号公報や特
公平５−８１４１号公報に提案されるような窒化硼素と
窒化アルミニウムと酸化イットリウムからなる複合セラ
ミックスがある。
【０００６】窒化アルミニウムは高熱伝導性材料として
良く知られているが、構造材料としてもアルミナと同程
度の硬さを持ち耐摩耗性に優れ、溶融金属に対する耐溶
損性が優れるため、窒化硼素と複合化することにより、
耐熱衝撃性、耐摩耗性に優れ、溶融金属に対する耐溶損
性が良好な材料となる。
良く知られているが、構造材料としてもアルミナと同程
度の硬さを持ち耐摩耗性に優れ、溶融金属に対する耐溶
損性が優れるため、窒化硼素と複合化することにより、
耐熱衝撃性、耐摩耗性に優れ、溶融金属に対する耐溶損
性が良好な材料となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、窒化硼素と窒
化アルミニウムからなる複合セラミックスは窒化硼素中
に含まれる酸化硼素や酸化イットリウム等の希土類酸化
物を焼結助剤として使用しているため溶融金属中に長時
間浸漬させると溶融金属とそれらの酸化物からなる複合
酸化物が濡れ、そこから溶融金属が浸食し溶損に至る
か、あるいは溶融金属中からセラミックスを取り出した
際、金属がセラミックスと付着し、その金属を剥離する
とセラミックスの方が破壊されるという問題をかかえて
いた。
化アルミニウムからなる複合セラミックスは窒化硼素中
に含まれる酸化硼素や酸化イットリウム等の希土類酸化
物を焼結助剤として使用しているため溶融金属中に長時
間浸漬させると溶融金属とそれらの酸化物からなる複合
酸化物が濡れ、そこから溶融金属が浸食し溶損に至る
か、あるいは溶融金属中からセラミックスを取り出した
際、金属がセラミックスと付着し、その金属を剥離する
とセラミックスの方が破壊されるという問題をかかえて
いた。
【０００８】そこで溶融金属用構造部材として用いる場
合は耐溶損性に優れるだけでは十分ではなく、溶融金属
に対し難付着性が必要であり、付着しなければ溶損する
こともなくなり、特に溶融金属中へ浸漬して使用される
部材では有効である。溶融金属に対する難付着性とは、
セラミックスを溶融金属中に浸漬させた後、取り出した
時にセラミックス上に金属が付着していないこと、付着
していたとしてもセラミックスを破壊することなく容易
に剥離できることである。易付着性の場合や剥離が困難
な場合は、セラミックスが溶損するか、セラミックスが
破壊され、そのセラミックスが溶融金属中に混入し金属
の特性が劣化したり、セラミックスの繰り返し使用が困
難になるという問題がある。
合は耐溶損性に優れるだけでは十分ではなく、溶融金属
に対し難付着性が必要であり、付着しなければ溶損する
こともなくなり、特に溶融金属中へ浸漬して使用される
部材では有効である。溶融金属に対する難付着性とは、
セラミックスを溶融金属中に浸漬させた後、取り出した
時にセラミックス上に金属が付着していないこと、付着
していたとしてもセラミックスを破壊することなく容易
に剥離できることである。易付着性の場合や剥離が困難
な場合は、セラミックスが溶損するか、セラミックスが
破壊され、そのセラミックスが溶融金属中に混入し金属
の特性が劣化したり、セラミックスの繰り返し使用が困
難になるという問題がある。
【０００９】そこで、耐熱衝撃性および単に溶融金属に
対する耐溶損性に優れるだけでなく溶融金属に対し優れ
た難付着性を示す複合セラミックス焼結体の開発が強く
望まれていた。したがって、本発明は実用上十分な耐熱
衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難
付着性に優れる複合セラミックス焼結体を提供すること
を目的とするものである。
対する耐溶損性に優れるだけでなく溶融金属に対し優れ
た難付着性を示す複合セラミックス焼結体の開発が強く
望まれていた。したがって、本発明は実用上十分な耐熱
衝撃性を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難
付着性に優れる複合セラミックス焼結体を提供すること
を目的とするものである。
【００１０】
【問題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意検討の結果、窒化アルミニウムと窒
化硼素と希土類酸化物および／またはアルカリ土類酸化
物からなる母材の表面にマグネシウム酸化物層を形成す
ることにより、金属溶湯中で用いてもクラックや割れが
発生せず実用上十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属
に対する耐溶損性および難付着性に優れた複合セラミッ
クス焼結体が得られることを見い出した。
を達成するため鋭意検討の結果、窒化アルミニウムと窒
化硼素と希土類酸化物および／またはアルカリ土類酸化
物からなる母材の表面にマグネシウム酸化物層を形成す
ることにより、金属溶湯中で用いてもクラックや割れが
発生せず実用上十分な耐熱衝撃性を備え、かつ溶融金属
に対する耐溶損性および難付着性に優れた複合セラミッ
クス焼結体が得られることを見い出した。
【００１１】したがって、本発明は、窒化アルミニウム
３５〜８０ｗｔ％と窒化ホウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを
含む希土類金属およびアルカリ土類金属の酸化物のうち
一種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる母
材の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有する
複合セラミックス焼結体である。Ｙを含む希土類金属お
よびアルカリ土類金属の酸化物のうち一種または二種以
上のうち、酸化ディスプロシウムがより好ましい。ま
た、前記焼結体において酸化アルミニウムを２５ｗｔ％
以下含む焼結体としてもよい。
３５〜８０ｗｔ％と窒化ホウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを
含む希土類金属およびアルカリ土類金属の酸化物のうち
一種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる母
材の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有する
複合セラミックス焼結体である。Ｙを含む希土類金属お
よびアルカリ土類金属の酸化物のうち一種または二種以
上のうち、酸化ディスプロシウムがより好ましい。ま
た、前記焼結体において酸化アルミニウムを２５ｗｔ％
以下含む焼結体としてもよい。
【００１２】本発明の複合セラミックス焼結体は、融点
１０００℃以上の金属溶湯用部材として用いることがで
きる。金属溶湯用部材としては、測温用保護管、ブレー
クリング、浸漬ノズル等に適用することができる。ま
た、金属溶湯の中でも特に鉄系溶湯に対する難付着性に
優れるので鉄基合金溶湯用部材として用いることが望ま
しいが、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金等の溶鋼用部材として
も用いることができる。
１０００℃以上の金属溶湯用部材として用いることがで
きる。金属溶湯用部材としては、測温用保護管、ブレー
クリング、浸漬ノズル等に適用することができる。ま
た、金属溶湯の中でも特に鉄系溶湯に対する難付着性に
優れるので鉄基合金溶湯用部材として用いることが望ま
しいが、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金等の溶鋼用部材として
も用いることができる。
【００１３】本発明の複合セラミックス焼結体の製造方
法は、従来から公知の方法でよく、例えば原料粉末をエ
タノールを分散媒としてボールミルにて混合し、得られ
たスラリーをスプレイドライヤーにて造粒し、その造粒
粉をＣＩＰあるいは一軸加圧による金型プレス等にて成
形し、窒素、アルゴン等の雰囲気中、１６００℃〜２０
００℃で０．５〜１０時間焼結することにより得ること
ができる。焼結は、常圧焼結、加圧焼結（ホットプレ
ス、ＨＩＰ等）のいづれでもよい。得られた焼結体は、
マグネシウム酸化物を分散させたスラリー中に浸漬する
かあるいはスラリーを塗布し、Ｎ2あるいはＡｒ雰囲気
中１４００〜２０００℃で０．５〜１時間焼結する。ま
た、成形体にマグネシウム酸化物層を形成した後、一体
焼結してもよい。
法は、従来から公知の方法でよく、例えば原料粉末をエ
タノールを分散媒としてボールミルにて混合し、得られ
たスラリーをスプレイドライヤーにて造粒し、その造粒
粉をＣＩＰあるいは一軸加圧による金型プレス等にて成
形し、窒素、アルゴン等の雰囲気中、１６００℃〜２０
００℃で０．５〜１０時間焼結することにより得ること
ができる。焼結は、常圧焼結、加圧焼結（ホットプレ
ス、ＨＩＰ等）のいづれでもよい。得られた焼結体は、
マグネシウム酸化物を分散させたスラリー中に浸漬する
かあるいはスラリーを塗布し、Ｎ2あるいはＡｒ雰囲気
中１４００〜２０００℃で０．５〜１時間焼結する。ま
た、成形体にマグネシウム酸化物層を形成した後、一体
焼結してもよい。
【００１４】
【作用】本発明は、窒化アルミニウムと窒化硼素と希土
類酸化物および／またはアルカリ土類酸化物からなる母
材により、耐熱衝撃性および溶融金属に対し優れた耐溶
損性を備え、かつ表面にマグネシウム酸化物層を形成す
ることにより、溶融金属に対し優れた難付着性を示す複
合セラミックス焼結体である。
類酸化物および／またはアルカリ土類酸化物からなる母
材により、耐熱衝撃性および溶融金属に対し優れた耐溶
損性を備え、かつ表面にマグネシウム酸化物層を形成す
ることにより、溶融金属に対し優れた難付着性を示す複
合セラミックス焼結体である。
【００１５】本発明において、マグネシウム酸化物層は
溶融金属に対する難付着性を得るために形成する。マネ
シウム酸化物としては、例えばＭｇＯやＭｇＡｌ2Ｏ4等
が含まれる。マグネシウム酸化物層は、１〜２００μｍ
の範囲で形成するのが望ましい。マグネシウム酸化物層
が１μｍ未満であると十分な難付着性が得られない。ま
た２００μｍを越えると緻密なマグネシウム酸化物層が
得られず、溶融金属が母材中に差し込み付着するとうい
う現象が生じる。
溶融金属に対する難付着性を得るために形成する。マネ
シウム酸化物としては、例えばＭｇＯやＭｇＡｌ2Ｏ4等
が含まれる。マグネシウム酸化物層は、１〜２００μｍ
の範囲で形成するのが望ましい。マグネシウム酸化物層
が１μｍ未満であると十分な難付着性が得られない。ま
た２００μｍを越えると緻密なマグネシウム酸化物層が
得られず、溶融金属が母材中に差し込み付着するとうい
う現象が生じる。
【００１６】本発明複合セラミックス焼結体は、焼結体
表面のＭｇＡｌ2Ｏ4の存在によって、溶融金属に対する
難付着性を実現すると推測される。したがって、マグネ
シウム酸化物としてＭｇＡｌ2Ｏ4を用いることができ
る。また、マグネシウム酸化物としてＭｇＯを用いた場
合、焼結過程にＡｌ2Ｏ3と反応しＭｇＡｌ2Ｏ4が形成さ
れる。
表面のＭｇＡｌ2Ｏ4の存在によって、溶融金属に対する
難付着性を実現すると推測される。したがって、マグネ
シウム酸化物としてＭｇＡｌ2Ｏ4を用いることができ
る。また、マグネシウム酸化物としてＭｇＯを用いた場
合、焼結過程にＡｌ2Ｏ3と反応しＭｇＡｌ2Ｏ4が形成さ
れる。
【００１７】本発明の母材となる焼結体の組成限定理由
を以下に述べる。窒化アルミニウムは耐摩耗性及び耐溶
損性を得るために添加される。窒化アルミニウムが３５
ｗｔ％より少ないと耐摩耗性、耐溶損性が充分でなく、
８０ｗｔ％を越えると充分な耐熱衝撃性が得られない。
したがって、窒化アルミニウムは３５〜８０ｗｔ％とす
る。また、窒化アルミニウムが４０ｗｔ％以上であると
より耐摩耗性に優れる。さらに、６０ｗｔ％以下である
とより耐熱衝撃性に優れる。そのため４０〜６０ｗｔ％
の範囲で添加するのが最も望ましい。
を以下に述べる。窒化アルミニウムは耐摩耗性及び耐溶
損性を得るために添加される。窒化アルミニウムが３５
ｗｔ％より少ないと耐摩耗性、耐溶損性が充分でなく、
８０ｗｔ％を越えると充分な耐熱衝撃性が得られない。
したがって、窒化アルミニウムは３５〜８０ｗｔ％とす
る。また、窒化アルミニウムが４０ｗｔ％以上であると
より耐摩耗性に優れる。さらに、６０ｗｔ％以下である
とより耐熱衝撃性に優れる。そのため４０〜６０ｗｔ％
の範囲で添加するのが最も望ましい。
【００１８】窒化硼素は耐熱衝撃性向上のために添加さ
れる。窒化硼素が１０ｗｔ％より少ないと充分な耐熱衝
撃性が得られず、さらには保護管のような内部が中空で
熱衝撃温度差が大きくなるような場合にはより充分な耐
熱衝撃性を得るために２０ｗｔ％以上の方がよい。６０
ｗｔ％を越えると窒化硼素が溶融金属と濡れ易くなり耐
溶損性が低下し、さらには特に耐摩耗性や強度が必要な
場合には４０ｗｔ％以下の方が良い。従って、窒化硼素
は１０〜６０ｗｔ％とし、さらに耐熱衝撃性を必要とす
る場合２０〜６０ｗｔ％、耐摩耗性や強度が必要な場合
１０〜４０ｗｔ％し、最も望ましいのは２０〜４０ｗｔ
％である。なお、窒化硼素は炭化硼素にて添加し、窒素
中雰囲気等の焼結により焼結体中に窒化硼素を形成させ
てもよい。また、窒化硼素中に微量の酸化硼素が含まれ
ていても、ＭｇＡｌ2Ｏ4が存在しない場合に比し、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4が存在する場合の方が溶融金属に対する難付着
性が優れる。
れる。窒化硼素が１０ｗｔ％より少ないと充分な耐熱衝
撃性が得られず、さらには保護管のような内部が中空で
熱衝撃温度差が大きくなるような場合にはより充分な耐
熱衝撃性を得るために２０ｗｔ％以上の方がよい。６０
ｗｔ％を越えると窒化硼素が溶融金属と濡れ易くなり耐
溶損性が低下し、さらには特に耐摩耗性や強度が必要な
場合には４０ｗｔ％以下の方が良い。従って、窒化硼素
は１０〜６０ｗｔ％とし、さらに耐熱衝撃性を必要とす
る場合２０〜６０ｗｔ％、耐摩耗性や強度が必要な場合
１０〜４０ｗｔ％し、最も望ましいのは２０〜４０ｗｔ
％である。なお、窒化硼素は炭化硼素にて添加し、窒素
中雰囲気等の焼結により焼結体中に窒化硼素を形成させ
てもよい。また、窒化硼素中に微量の酸化硼素が含まれ
ていても、ＭｇＡｌ2Ｏ4が存在しない場合に比し、Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4が存在する場合の方が溶融金属に対する難付着
性が優れる。
【００１９】前記複合セラミックス焼結体にＹを含む希
土類酸化物のうち一種または二種以上を０．５〜２０ｗ
ｔ％を添加した複合セラミックス焼結体としてもよい。
Ｙを含む希土類酸化物は焼結助剤であり、特に常圧焼結
する場合の緻密化に効果がある。０．５ｗｔ％では常圧
焼結により緻密な焼結体を得ることは困難で２０ｗｔ％
を越えると溶融金属と濡れ易くなり、難付着性が低下す
る。５ｗｔ％以上添加すれば常圧焼結による緻密化が更
に容易になる。また、難付着性低下を防止するために
は、添加量を１５ｗｔ％以下とすることが望ましい。
土類酸化物のうち一種または二種以上を０．５〜２０ｗ
ｔ％を添加した複合セラミックス焼結体としてもよい。
Ｙを含む希土類酸化物は焼結助剤であり、特に常圧焼結
する場合の緻密化に効果がある。０．５ｗｔ％では常圧
焼結により緻密な焼結体を得ることは困難で２０ｗｔ％
を越えると溶融金属と濡れ易くなり、難付着性が低下す
る。５ｗｔ％以上添加すれば常圧焼結による緻密化が更
に容易になる。また、難付着性低下を防止するために
は、添加量を１５ｗｔ％以下とすることが望ましい。
【００２０】Ｙを含む希土類酸化物としては焼結性、難
付着性の点から酸化ディスプロシウムが好ましい。ま
た、希土類酸化物の存在下においても、ＭｇＡｌ2Ｏ4が
存在しない場合に比し、ＭｇＡｌ2Ｏ4が存在する場合の
方が溶融金属に対する難付着性が優れる。
付着性の点から酸化ディスプロシウムが好ましい。ま
た、希土類酸化物の存在下においても、ＭｇＡｌ2Ｏ4が
存在しない場合に比し、ＭｇＡｌ2Ｏ4が存在する場合の
方が溶融金属に対する難付着性が優れる。
【００２１】本発明複合セラミックス焼結体は、酸化ア
ルミニウムを２５ｗｔ％以下添加することができる。酸
化アルミニウムは、焼結過程においてＭｇＯと反応して
ＭｇＡｌ2Ｏ4を生成する役割を果たすと共に、焼結助剤
としての役割を果たすが、２５ｗｔ％を越えて添加する
と耐熱衝撃性を低下させる。また酸化アルミニウムの添
加量を１０ｗｔ％以下とすれば、さらに良好な耐熱衝撃
性が得られる。酸化アルミニウムは窒化アルミニウムの
原料粉中に不可避的に含まれる酸素によってももたらさ
れる。焼結過程において酸素と窒化アルミニウムとから
生成された酸化アルミニウムは、添加した酸化アルミニ
ウムと同様の働きをしＭｇＡｌ2Ｏ4を生成するととも
に、焼結助剤としても働く。
ルミニウムを２５ｗｔ％以下添加することができる。酸
化アルミニウムは、焼結過程においてＭｇＯと反応して
ＭｇＡｌ2Ｏ4を生成する役割を果たすと共に、焼結助剤
としての役割を果たすが、２５ｗｔ％を越えて添加する
と耐熱衝撃性を低下させる。また酸化アルミニウムの添
加量を１０ｗｔ％以下とすれば、さらに良好な耐熱衝撃
性が得られる。酸化アルミニウムは窒化アルミニウムの
原料粉中に不可避的に含まれる酸素によってももたらさ
れる。焼結過程において酸素と窒化アルミニウムとから
生成された酸化アルミニウムは、添加した酸化アルミニ
ウムと同様の働きをしＭｇＡｌ2Ｏ4を生成するととも
に、焼結助剤としても働く。
【００２２】
【実施例】本発明を実施例をあげてさらに具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 （実施例１）粒径０．２〜５μｍの窒化アルミニウム６
０ｗｔ％と粒径０．２〜１０μｍの窒化ホウ素３２ｗｔ
％と粒径０．２〜５μｍの酸化ディスプロシウム８ｗｔ
％を配合した原料粉末を、エタノールを分散媒としてボ
ールミルで混合し、スプレードライヤーにて作製した造
粒粉を一軸加圧プレスにて１ｔｏｎ／ｃｍ2で成形し、
得られた成形体にマグネシウム酸化物層を塗布した後、
焼結し、１５ （幅）×１００（長さ）×５（厚さ）ｍ
ｍの複合セラミックス焼結体を得た。焼結は窒素雰囲気
中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行った。得られた
焼結体の耐熱衝撃性、耐溶損性および溶融金属に対する
難付着性について評価した。評価結果をマグネシウム酸
化物層の厚さと共に表１に示す。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 （実施例１）粒径０．２〜５μｍの窒化アルミニウム６
０ｗｔ％と粒径０．２〜１０μｍの窒化ホウ素３２ｗｔ
％と粒径０．２〜５μｍの酸化ディスプロシウム８ｗｔ
％を配合した原料粉末を、エタノールを分散媒としてボ
ールミルで混合し、スプレードライヤーにて作製した造
粒粉を一軸加圧プレスにて１ｔｏｎ／ｃｍ2で成形し、
得られた成形体にマグネシウム酸化物層を塗布した後、
焼結し、１５ （幅）×１００（長さ）×５（厚さ）ｍ
ｍの複合セラミックス焼結体を得た。焼結は窒素雰囲気
中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行った。得られた
焼結体の耐熱衝撃性、耐溶損性および溶融金属に対する
難付着性について評価した。評価結果をマグネシウム酸
化物層の厚さと共に表１に示す。
【００２３】耐熱衝撃性は、ＳＫＨ５１鋼を高周波溶解
炉中で溶解して１５２０℃の溶湯とした中に、作製した
焼結体を予熱無しにて直接浸漬し、１０分間浸漬後に取
りだした試料のクラックや破損の状況により評価した。
クラックや破損が無い試料が耐熱衝撃性に優れることを
示し、表には○と記す。
炉中で溶解して１５２０℃の溶湯とした中に、作製した
焼結体を予熱無しにて直接浸漬し、１０分間浸漬後に取
りだした試料のクラックや破損の状況により評価した。
クラックや破損が無い試料が耐熱衝撃性に優れることを
示し、表には○と記す。
【００２４】次に耐熱衝撃性評価においてクラックや破
損の無かった試料（耐熱衝撃性評価が○の試料）につい
て、耐溶損性および溶融金属に対する難付着性を評価し
た。高周波溶解炉中で溶解したＳＫＨ５１鋼を１５２０
℃に保持し、その溶湯中に試料を６０分間浸漬後に取り
出し、溶鉄やノロの付着を浸漬部分単位面積あたりの付
着量（mg/cm2）で評価することにより溶融金属に対する
難付着性を評価し、浸漬部分の浸漬前の体積に対する浸
漬後の溶損体積率（vol.%）を測定し耐溶損性を評価し
た。また、銅溶湯に対する難付着性を評価した。銅溶湯
中に試料を６０分間浸漬後に取り出し、銅の付着を浸漬
部分単位面積あたりの付着量（mg/cm2）を測定した。表
１において、難付着性は値の小さい試料が難付着性に優
れることを示し、耐溶損性は溶損率の小さい試料が耐溶
損性にすぐれることを示す。ＳＫＨ５１鋼に対する難付
着性を評価した試験片のうちＮｏ．３、６について試験
後の外観を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
損の無かった試料（耐熱衝撃性評価が○の試料）につい
て、耐溶損性および溶融金属に対する難付着性を評価し
た。高周波溶解炉中で溶解したＳＫＨ５１鋼を１５２０
℃に保持し、その溶湯中に試料を６０分間浸漬後に取り
出し、溶鉄やノロの付着を浸漬部分単位面積あたりの付
着量（mg/cm2）で評価することにより溶融金属に対する
難付着性を評価し、浸漬部分の浸漬前の体積に対する浸
漬後の溶損体積率（vol.%）を測定し耐溶損性を評価し
た。また、銅溶湯に対する難付着性を評価した。銅溶湯
中に試料を６０分間浸漬後に取り出し、銅の付着を浸漬
部分単位面積あたりの付着量（mg/cm2）を測定した。表
１において、難付着性は値の小さい試料が難付着性に優
れることを示し、耐溶損性は溶損率の小さい試料が耐溶
損性にすぐれることを示す。ＳＫＨ５１鋼に対する難付
着性を評価した試験片のうちＮｏ．３、６について試験
後の外観を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１より、本発明例および従来例共に耐熱
衝撃性に優れるが、従来例は付着量が本発明より多く、
また溶損率が大きくなっている。一方、本発明例である
試料ＮＯ．１〜４は付着量が少なく、また溶損率も０vo
l.%と溶損しておらず、溶融金属に対する難付着性およ
び耐溶損性に優れることがわかる。また、Ｎｏ．２の試
料をＸ線回折したところ、ＭｇＡｌ２ Ｏ4が表面層に
形成されていることが確認された。
衝撃性に優れるが、従来例は付着量が本発明より多く、
また溶損率が大きくなっている。一方、本発明例である
試料ＮＯ．１〜４は付着量が少なく、また溶損率も０vo
l.%と溶損しておらず、溶融金属に対する難付着性およ
び耐溶損性に優れることがわかる。また、Ｎｏ．２の試
料をＸ線回折したところ、ＭｇＡｌ２ Ｏ4が表面層に
形成されていることが確認された。
【００２７】（実施例２）粒径０．２〜５μｍの窒化ア
ルミニウムと粒径０．２〜１０μｍの窒化ホウ素と粒径
０．２〜５μｍの酸化ディスプロシウム（表２中にはRE
Oと記載）を配合した原料粉末を、エタノールを分散媒
としてボールミルで混合し、スプレードライヤーにて作
製した造粒粉を一軸加圧プレスにて１ｔｏｎ／ｃｍ2で
成形後、焼結し、１５ （幅）×１００（長さ）×５
（厚さ）ｍｍの複合セラミックス焼結体を得た。焼結は
窒素雰囲気中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行っ
た。得られた焼結体の表面に粒径０．２〜１０μｍのＭ
ｇＯ・Ａｌ2Ｏ3ののスラリーを塗布して１６００℃×１
時間で焼結して厚さ１００μｍの表面層を有する複合セ
ラミックス焼結体を得、耐熱衝撃性、耐溶損性および溶
融金属に対する難付着性について実施例１と同様の方法
で評価した。評価結果を表２に示す。
ルミニウムと粒径０．２〜１０μｍの窒化ホウ素と粒径
０．２〜５μｍの酸化ディスプロシウム（表２中にはRE
Oと記載）を配合した原料粉末を、エタノールを分散媒
としてボールミルで混合し、スプレードライヤーにて作
製した造粒粉を一軸加圧プレスにて１ｔｏｎ／ｃｍ2で
成形後、焼結し、１５ （幅）×１００（長さ）×５
（厚さ）ｍｍの複合セラミックス焼結体を得た。焼結は
窒素雰囲気中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行っ
た。得られた焼結体の表面に粒径０．２〜１０μｍのＭ
ｇＯ・Ａｌ2Ｏ3ののスラリーを塗布して１６００℃×１
時間で焼結して厚さ１００μｍの表面層を有する複合セ
ラミックス焼結体を得、耐熱衝撃性、耐溶損性および溶
融金属に対する難付着性について実施例１と同様の方法
で評価した。評価結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】（実施例３）本発明複合セラミックス焼結
体を用いて図２に示す外寸１２０×１２０×２０ｍｍ、
内寸１００×１００×２０ｍｍのブレークリングを作製
した。本発明複合セラミックス焼結体は、３４wt.%窒化
ホウ素（粒径０．５〜１０μｍ）と７wt.%酸化ディスプ
ロシウム（粒径０．２〜５μｍ）と５９wt.%窒化アルミ
ニウム（粒径０．２〜５μｍ）とを配合した原料粉末
を、エタノールを分散媒としてボールミルで混合し、ス
プレードライヤーにて作製した造粒粉を静水圧プレスに
て１ｔｏｎ／ｃｍ2で 成形し、酸化マグネシウムを分散
させたスラリー中に浸漬した後、焼結した。焼結は窒素
雰囲気中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行った。ま
た、表面層は３０μｍ形成した。得られたブレークリン
グを図３に示す水平連続鋳造機に適用し、１回９０分の
使用でＳＫＨ５１鋼の連続鋳造を行った。その結果、ブ
レークリングは鉄の付着もなく、得られた鋳片も良好で
あった。なお、図３は従来から一般的に用いられている
水平連続鋳造機の横断面図である。
体を用いて図２に示す外寸１２０×１２０×２０ｍｍ、
内寸１００×１００×２０ｍｍのブレークリングを作製
した。本発明複合セラミックス焼結体は、３４wt.%窒化
ホウ素（粒径０．５〜１０μｍ）と７wt.%酸化ディスプ
ロシウム（粒径０．２〜５μｍ）と５９wt.%窒化アルミ
ニウム（粒径０．２〜５μｍ）とを配合した原料粉末
を、エタノールを分散媒としてボールミルで混合し、ス
プレードライヤーにて作製した造粒粉を静水圧プレスに
て１ｔｏｎ／ｃｍ2で 成形し、酸化マグネシウムを分散
させたスラリー中に浸漬した後、焼結した。焼結は窒素
雰囲気中、１８００℃×３ｈにて常圧焼結を行った。ま
た、表面層は３０μｍ形成した。得られたブレークリン
グを図３に示す水平連続鋳造機に適用し、１回９０分の
使用でＳＫＨ５１鋼の連続鋳造を行った。その結果、ブ
レークリングは鉄の付着もなく、得られた鋳片も良好で
あった。なお、図３は従来から一般的に用いられている
水平連続鋳造機の横断面図である。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、実用上十分な耐熱衝撃性
を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難付着性
に優れる複合セラミックス焼結体が得られ、金属溶湯用
部材、特に鉄基合金溶湯用部材として最適な複合セラミ
ックス焼結体が得られた。
を備え、かつ溶融金属に対する耐溶損性および難付着性
に優れる複合セラミックス焼結体が得られ、金属溶湯用
部材、特に鉄基合金溶湯用部材として最適な複合セラミ
ックス焼結体が得られた。
【図１】（ａ）本発明複合セラミックス焼結体の浸漬試
験後の外観図である。 （ｂ）従来の複合セラミックス焼結体の浸漬試験後の外
観図である。
験後の外観図である。 （ｂ）従来の複合セラミックス焼結体の浸漬試験後の外
観図である。
【図２】本発明複合セラミックス焼結体を用いたブレー
クリングの外観図である。
クリングの外観図である。
【図３】一般的な水平連続鋳造機を示す横断面図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/583 35/581 Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｎ
Claims (3)
- 【請求項１】 窒化アルミニウム３５〜８０ｗｔ％と窒
化ホウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを含む希土類酸化物のう
ち一種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる
母材の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有す
ることを特徴とする複合セラミックス焼結体。 - 【請求項２】 母材が酸化アルミニウムを２５ｗｔ％以
下含む請求項１に記載の複合セラミックス焼結体。 - 【請求項３】 窒化アルミニウム３５〜８０ｗｔ％と窒
化ホウ素１０〜６０ｗｔ％とＹを含む希土類酸化物のう
ち一種または二種以上を０．５〜２０ｗｔ％とからなる
母材の表面にマグネシウム酸化物からなる表面層を有す
る複合セラミックス焼結体を用いたことを特徴とする鉄
基合金溶湯用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187344A JPH0848586A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 複合セラミックス焼結体およびそれを用いた鉄基合金溶湯用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187344A JPH0848586A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 複合セラミックス焼結体およびそれを用いた鉄基合金溶湯用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0848586A true JPH0848586A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16204360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187344A Pending JPH0848586A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 複合セラミックス焼結体およびそれを用いた鉄基合金溶湯用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0848586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010248054A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム基複合材料、その製造方法及び半導体製造装置用部材 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP6187344A patent/JPH0848586A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010248054A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム基複合材料、その製造方法及び半導体製造装置用部材 |
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